WO2023189709A1 - 二次電池用電解液および二次電池 - Google Patents

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WO2023189709A1
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compound
secondary battery
electrolytic solution
negative electrode
positive electrode
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PCT/JP2023/010540
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洋樹 三田
一成 本橋
政幸 永峰
重輔 志村
薫 獨古
正義 渡邉
和英 上野
Original Assignee
株式会社村田製作所
国立大学法人横浜国立大学
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present technology relates to a secondary battery electrolyte and a secondary battery.
  • secondary batteries are being developed as a power source that is small and lightweight and provides high energy density.
  • This secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte (electrolyte for secondary batteries), and various studies have been made regarding the configuration of the secondary battery.
  • the electrolytic solution contains an electrolyte salt dissolving solvent and an electrolyte salt
  • the electrolyte salt dissolving solvent contains a predetermined amount of a sulfolane compound (for example, see Patent Document 1).
  • An electrolytic solution for a secondary battery and a secondary battery that can provide excellent battery characteristics are desired.
  • the electrolytic solution for a secondary battery includes a lithium salt and a sulfonyl compound.
  • the sulfonyl compound includes two or more types of a cyclic compound represented by formula (1) and a chain compound represented by formula (2), and the ratio of the number of moles of the sulfonyl compound to the number of moles of the lithium salt is , 2 or more and 4 or less.
  • R1 is an alkylene group.
  • a secondary battery according to an embodiment of the present technology includes a positive electrode, a negative electrode, and a secondary battery electrolyte, and the secondary battery electrolyte is the secondary battery according to an embodiment of the present technology described above. It has the same structure as that of the electrolyte for use.
  • the electrolytic solution for a secondary battery contains a lithium salt and a sulfonyl compound, and the sulfonyl compound is a compound of a cyclic compound and a chain compound. Since the sulfonyl compound contains two or more of these types and the ratio of the number of moles of the sulfonyl compound to the number of moles of the lithium salt is 2 or more and 4 or less, excellent battery characteristics can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a secondary battery in an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the battery element shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an application example of a secondary battery.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a secondary battery for testing.
  • Electrolyte for secondary batteries 1-1. Configuration 1-2. Manufacturing method 1-3. Action and effect 2. Secondary battery 2-1. Configuration 2-2. Operation 2-3. Manufacturing method 2-4. Action and effect 3. Modification example 4. Applications of secondary batteries
  • Electrolyte for secondary batteries First, an electrolytic solution for a secondary battery (hereinafter simply referred to as “electrolytic solution”) according to an embodiment of the present technology will be described.
  • the electrolytic solution described here is a liquid electrolyte used in secondary batteries, which are electrochemical devices.
  • the electrolyte may be used in other electrochemical devices. Examples of other electrochemical devices include capacitors.
  • the electrolyte contains a lithium salt and a sulfonyl compound. That is, the sulfonyl compound is a solvent that dissolves or disperses the lithium salt, and the lithium salt is an electrolyte salt that ionizes in the solvent.
  • this electrolytic solution contains a sulfonyl compound as a solvent for dissolving or dispersing the lithium salt, which is an electrolyte salt, and therefore does not contain a general solvent.
  • General solvents are solvents that are generally used in electrolytes of secondary batteries, and specifically include esters and ethers, which will be described later.More specifically, carbonate ester compounds, These include carboxylic acid ester compounds and lactone compounds.
  • Carbonate ester compounds include cyclic carbonate esters and chain carbonate esters. Specific examples of cyclic carbonate esters include ethylene carbonate and propylene carbonate. Specific examples of chain carbonate esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylmethyl carbonate.
  • the carboxylic ester compound is a chain carboxylic ester, and specific examples of the chain carboxylic ester include ethyl acetate, ethyl propionate, propyl propionate, and trimethylethyl acetate.
  • the lactone compound is a lactone, and specific examples of the lactone include ⁇ -butyrolactone and ⁇ -valerolactone.
  • Lithium salt is a general term for salts containing lithium ions as cations. However, the number of types of lithium salt may be only one, or two or more types.
  • lithium salt is not particularly limited. Specific examples of lithium salts include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), and lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiN).
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • LiBF 4 lithium tetrafluoroborate
  • LiCF 3 SO 3 lithium trifluoromethanesulfonate
  • LiN lithium bis(fluorosulfonyl)imide
  • the sulfonyl compound contains two or more types of a cyclic compound represented by formula (1) and a chain compound represented by formula (2).
  • the sulfonyl compound since the sulfonyl compound contains two or more types of cyclic compounds, it does not need to contain a chain compound. Alternatively, since the sulfonyl compound contains two or more types of chain compounds, it does not need to contain a cyclic compound. Alternatively, the sulfonyl compound may include one or more types of cyclic compounds and one or more types of chain compounds.
  • R1 is an alkylene group.
  • a sulfonyl compound containing two or more types of a cyclic compound and a chain compound is compared to a case where the sulfonyl compound contains only one type of a cyclic compound and a chain compound. This is because the lithium salt is easily and stably dissolved by the sulfonyl compound. As a result, the mixture of the lithium salt and the sulfonyl compound becomes liquid instead of solid, so that the mixture can be used as an electrolyte.
  • the cyclic compound is a cyclic compound containing a sulfonyl group.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group is not particularly limited. Further, the alkylene group may be linear or branched having one or more side chains.
  • the alkylene group examples include ethylene group, propylene group, butylene group, and pentylene group.
  • the pentylene group may be an n-pentylene group, an isopentylene group, a sec-pentylene group, a 3-pentylene group, a tert-pentylene group, or a neopentylene group. It can be a base.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group is preferably 5 or less. This is because the number of carbon atoms in the alkylene group does not become too large, making it easy for the sulfonyl compound to sufficiently dissolve the lithium salt.
  • cyclic compounds include sulfolane (R1 is an n-butylene group (so-called tetramethylene group)), 3-methylsulfolane (R1 is an isopentylene group), and trimethylenesulfone (R1 is an n-propylene group ( The so-called trimethylene group).
  • chain compound As is clear from formula (2), the chain compound is a chain compound containing a sulfonyl group.
  • the types of R2 and R3 may be the same or different.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited. Further, the alkyl group may be linear or branched having one or more side chains.
  • alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, and butyl groups.
  • the butyl group may be an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, or a tert-butyl group.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 2 or less. This is because the number of carbon atoms in the alkyl group does not become too large, making it easy for the sulfonyl compound to sufficiently dissolve the lithium salt.
  • chain compounds include dimethylsulfone (R2 is a methyl group and R3 is a methyl group), diethylsulfone (R2 is an ethyl group and R3 is an ethyl group), and ethylmethylsulfone (R2 is an ethyl group).
  • R3 is a methyl group
  • ethylisopropylsulfone R2 is an ethyl group and R3 is an isopropyl group).
  • the molar ratio M which is the ratio of the number of moles M2 of the sulfonyl compound to the number of moles M1 of the lithium salt, is 2 to 4.
  • the relationship between the content of the lithium salt and the content of the sulfonyl compound is optimized, so the lithium salt can be easily and stably dissolved by the sulfonyl compound. It is. Thereby, as described above, the mixture of the lithium salt and the sulfonyl compound does not become solid but becomes liquid, so that the mixture can be used as an electrolyte.
  • the procedure for calculating the molar ratio M is as explained below.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the sulfonyl compound contains two types of cyclic compounds. This is because the lithium salt becomes sufficiently easily dissolved by the sulfonyl compound.
  • the sulfonyl compound preferably contains sulfolane. That is, the sulfonyl compound preferably contains sulfolane as the first type of cyclic compound among the two types of cyclic compounds. This is because the lithium salt can be stably dissolved easily by the sulfonyl compound.
  • the sulfonyl compound further contains a sulfolane derivative. That is, the sulfonyl compound preferably contains a sulfolane derivative as the second type of cyclic compound among the two types of cyclic compounds. This is because the lithium salt can be stably dissolved easily by the sulfonyl compound.
  • a sulfolane derivative is a compound having a skeleton similar to that of sulfolane, and a specific example of the sulfolane derivative is 3-methylsulfolane.
  • the molar ratio M is 2 to 4, as described above.
  • the sulfonyl compound preferably contains one type of cyclic compound and one type of chain compound. This is because the lithium salt becomes sufficiently easily dissolved by the sulfonyl compound.
  • the sulfonyl compound preferably contains sulfolane. That is, the sulfonyl compound preferably contains sulfolane as a cyclic compound. This is because the lithium salt can be stably dissolved easily by the sulfonyl compound.
  • the type of chain compound is not particularly limited and can be arbitrarily selected. This is because if the sulfonyl compound contains sulfolane as a cyclic compound, the lithium salt can be stably dissolved by the sulfonyl compound, regardless of the type of the chain compound.
  • the sulfonyl compound preferably contains one or both of dimethylsulfone and ethylmethylsulfone as a chain compound. This is because the lithium salt can be stably dissolved easily by the sulfonyl compound.
  • the molar ratio M is 2 to 4, as described above.
  • the electrolytic solution may further contain any one type or two or more types of additives.
  • the type of additive is not particularly limited and can be arbitrarily selected.
  • the additive is a fluorinated ether compound represented by formula (3). This is because the viscosity of the electrolytic solution decreases.
  • the number of types of fluorinated ether compounds may be only one, or two or more types.
  • R4-O-R5 (Each of R4 and R5 is a fluorinated alkyl group.)
  • the fluorinated ether compound is a compound in which two fluorinated alkyl groups (R4 and R5) are bonded to each other via an ether bond (-O-).
  • R4 and R5 may be the same or different.
  • a fluorinated alkyl group is a group in which one or more hydrogens among the plurality of hydrogens contained in the alkyl group are substituted with fluorine.
  • the fluorinated alkyl group may be a group in which only some of the hydrogens are substituted with fluorine (partially substituted fluorinated alkyl group), or a fluorinated alkyl group in which all of the hydrogens are substituted with fluorine. It may also be a substituted group (fully substituted fluorinated alkyl group). This fully substituted fluorinated alkyl group is a so-called perfluoroalkyl group. Note that the details regarding the alkyl group are as described above.
  • the number of carbon atoms in the fluorinated alkyl group is not particularly limited. Further, the fluorinated alkyl group may be linear or branched having one or more side chains.
  • fluorinated alkyl groups include partially substituted methyl groups, fully substituted methyl groups, partially substituted ethyl groups, fully substituted ethyl groups, partially substituted propyl groups, and fully substituted propyl groups. , a partially substituted butyl group, a fully substituted butyl group, and the like.
  • the number of carbon atoms in the fluorinated alkyl group is preferably 3 or less, more preferably 2 or less. This is because the number of carbon atoms in the fluorinated alkyl group does not become too large, which improves the compatibility of the fluorinated ether compound.
  • fluorinated ether compound is CHF 2 -CF 2 -O-CH 2 -CF 2 -CHF 2 (R4 is -CF 2 -CHF 2 and R5 is -CH 2 -CF 2 -CHF 2. )
  • fluorinated ether compound is CHF 2 -CF 2 -O-CH 2 -CF 2 -CHF 2 (R4 is -CF 2 -CHF 2 and R5 is -CH 2 -CF 2 -CHF 2. )
  • R4 is -CF 2 -CHF 2 and R5 is -CH 2 -CF 2 -CHF 2.
  • hydrofluoroethers having the structure shown below.
  • the content of the fluorinated ether compound in the electrolytic solution is not particularly limited and can be arbitrarily set.
  • the additive is a fluorinated cyclic carbonate. This is because during charging and discharging of a secondary battery equipped with an electrolyte, a film derived from the fluorinated cyclic carbonate is formed on the surface of the negative electrode, thereby suppressing the decomposition reaction of the electrolyte.
  • the number of types of fluorinated cyclic carbonate may be only one type, or two or more types.
  • a fluorinated cyclic carbonate ester is a cyclic carbonate ester containing fluorine as a constituent element.
  • the number of fluorine atoms is not particularly limited, and may be one or two or more. That is, the fluorinated cyclic carbonate is a compound in which one or more hydrogen atoms in the cyclic carbonate are replaced with fluorine.
  • fluorinated cyclic carbonate is ethylene fluorocarbonate. Note that the content of the fluorinated cyclic carbonate in the electrolytic solution is not particularly limited and can be arbitrarily set.
  • the additive is an unsaturated cyclic carbonate.
  • unsaturated cyclic carbonate a film derived from the unsaturated cyclic carbonate is formed on the surface of the negative electrode during charging and discharging of a secondary battery equipped with an electrolyte, thereby suppressing the decomposition reaction of the electrolyte.
  • a fluorinated cyclic ester carbonate and an unsaturated cyclic ester carbonate are used in combination, a good film is formed, so that the decomposition reaction of the electrolytic solution is further suppressed.
  • the number of types of unsaturated cyclic carbonate may be only one, or two or more types.
  • the unsaturated cyclic carbonate ester is a cyclic carbonate ester containing an unsaturated carbon bond (carbon-carbon double bond).
  • the number of unsaturated carbon bonds is not particularly limited, and may be one or two or more.
  • a specific example of the unsaturated cyclic carbonate ester is vinylene carbonate. Note that the content of the unsaturated cyclic carbonate in the electrolytic solution is not particularly limited and can be arbitrarily set.
  • additives include butylene carbonate, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, acetic acid.
  • the electrolytic solution may or may not contain the additives. Accordingly, as described above, the electrolytic solution does not need to contain a general solvent as long as it contains the sulfonyl compound which is a solvent for dissolving or dispersing the lithium salt.
  • a lithium salt is added to the sulfonyl compound.
  • an additive such as one or both of a fluorinated ether compound and a fluorinated cyclic carbonate may be added to the sulfonyl compound.
  • the lithium salt is dissolved or dispersed in the sulfonyl compound, so that an electrolytic solution is prepared.
  • the electrolytic solution contains a lithium salt and a sulfonyl compound, the sulfonyl compound contains two or more types of a cyclic compound and a chain compound, and the molar ratio M is 2 to 4. be.
  • the sulfonyl compound contains two or more of the cyclic compound and the chain compound, the sulfonyl compound facilitates easy and stable dissolution of the lithium salt, as described above. This causes the mixture of lithium salt and sulfonyl compound to become liquid instead of solid.
  • the lithium salt is more easily and stably dissolved by the sulfonyl compound, as described above. This makes the mixture of lithium salt and sulfonyl compound more stable and liquid.
  • a mixture of a lithium salt and a sulfonyl compound can be used as an electrolyte, and therefore a secondary battery using the electrolyte can be realized.
  • the state (liquid) of the electrolytic solution is easily maintained, so that a secondary battery having excellent battery characteristics can be realized using the electrolytic solution.
  • the lithium salt can be sufficiently dissolved by the sulfonyl compound, so that higher effects can be obtained.
  • the sulfonyl compound contains sulfolane, the sulfonyl compound makes it easier to more stably dissolve the lithium salt, so that even higher effects can be obtained. Furthermore, if the sulfonyl compound further contains 3-methylsulfolane, the sulfonyl compound makes it easier to more stably dissolve the lithium salt, so that a significantly higher effect can be obtained.
  • the sulfonyl compound contains one type of cyclic compound and one type of chain compound, the sulfonyl compound makes it easy to sufficiently dissolve the lithium salt, so a higher effect can be obtained.
  • the sulfonyl compound contains sulfolane, the sulfonyl compound makes it easier to more stably dissolve the lithium salt, so that even higher effects can be obtained. Furthermore, if the sulfonyl compound further contains one or both of dimethylsulfolane and diethylsulfolane, the sulfonyl compound makes it easier to more stably dissolve the lithium salt, so that a significantly higher effect can be obtained.
  • the electrolytic solution further contains a fluorinated ether compound, the viscosity of the electrolytic solution is reduced, so that higher effects can be obtained.
  • the electrolytic solution further contains a fluorinated cyclic carbonate, the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed during charging and discharging of a secondary battery equipped with the electrolytic solution, so a higher effect can be obtained. I can do it.
  • the secondary battery described here is a secondary battery whose battery capacity is obtained by utilizing intercalation and desorption of electrode reactants, and includes an electrolytic solution along with a positive electrode and a negative electrode.
  • the charging capacity of the negative electrode is larger than the discharging capacity of the positive electrode. That is, the electrochemical capacity per unit area of the negative electrode is set to be larger than the electrochemical capacity per unit area of the positive electrode. This is to prevent electrode reactants from depositing on the surface of the negative electrode during charging.
  • the type of electrode reactant is not particularly limited, but specifically, the electrode material is a light metal such as an alkali metal and an alkaline earth metal. Specific examples of alkali metals include lithium, sodium, and potassium, and specific examples of alkaline earth metals include beryllium, magnesium, and calcium. However, the type of electrode reactant may be other light metals such as aluminum.
  • a secondary battery whose battery capacity is obtained by utilizing intercalation and desorption of lithium is a so-called lithium ion secondary battery.
  • lithium ion secondary battery lithium is intercalated and released in an ionic state.
  • FIG. 1 shows a perspective configuration of a secondary battery
  • FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of a battery element 20 shown in FIG.
  • the exterior film 10 and the battery element 20 are shown separated from each other, and the cross section of the battery element 20 along the XZ plane is shown by a broken line.
  • FIG. 2 only a portion of the battery element 20 is shown.
  • this secondary battery includes an exterior film 10, a battery element 20, a positive electrode lead 31, a negative electrode lead 32, and sealing films 41 and 42.
  • the secondary battery described here is a laminate film type secondary battery using a flexible or pliable exterior film 10.
  • the exterior film 10 is an exterior member that houses the battery element 20, and has a sealed bag-like structure with the battery element 20 housed inside. Thereby, the exterior film 10 accommodates an electrolyte together with a positive electrode 21 and a negative electrode 22, which will be described later.
  • the exterior film 10 is a single film-like member, and is folded in the folding direction F.
  • This exterior film 10 is provided with a recessed portion 10U (so-called deep drawn portion) for accommodating the battery element 20.
  • the exterior film 10 is a three-layer laminate film in which a fusing layer, a metal layer, and a surface protection layer are laminated in this order from the inside, and when the exterior film 10 is folded, they face each other. The outer peripheral edges of the fusion layers are fused to each other.
  • the adhesive layer contains a polymer compound such as polypropylene.
  • the metal layer contains a metal material such as aluminum.
  • the surface protective layer contains a polymer compound such as nylon.
  • the structure (number of layers) of the exterior film 10 is not particularly limited and may be one or two layers, or four or more layers.
  • the battery element 20 is a power generating element that includes a positive electrode 21, a negative electrode 22, a separator 23, and an electrolyte (not shown), and is housed inside the exterior film 10. has been done.
  • This battery element 20 is a so-called wound electrode body. That is, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are stacked on each other with the separator 23 in between, and are wound around the winding axis P while facing each other with the separator 23 in between.
  • This winding axis P is a virtual axis extending in the Y-axis direction.
  • the three-dimensional shape of the battery element 20 is not particularly limited.
  • the cross section of the battery element 20 that intersects the winding axis P (the cross section along the XZ plane) is defined by the long axis J1 and the short axis J2. It has a flat shape.
  • the long axis J1 is a virtual axis that extends in the X-axis direction and has a longer length than the short axis J2, and the short axis J2 extends in the Z-axis direction that intersects the X-axis direction and has a longer length. It is a virtual axis having a length smaller than the axis J1.
  • the cross-sectional shape of the battery element 20 is a flat, substantially elliptical shape.
  • the positive electrode 21 includes a positive electrode current collector 21A and a positive electrode active material layer 21B.
  • the positive electrode current collector 21A has a pair of surfaces on which the positive electrode active material layer 21B is provided.
  • the positive electrode current collector 21A includes a conductive material such as a metal material, and a specific example of the conductive material is aluminum.
  • the positive electrode active material layer 21B includes one or more types of positive electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium. However, the positive electrode active material layer 21B may further contain one or more of other materials such as a positive electrode binder and a positive electrode conductive agent.
  • the positive electrode active material layer 21B is provided on both sides of the positive electrode current collector 21A.
  • the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one side of the positive electrode current collector 21A on the side where the positive electrode 21 faces the negative electrode 22.
  • the method for forming the positive electrode active material layer 21B is not particularly limited, and specifically, a coating method or the like is used.
  • the type of positive electrode active material is not particularly limited, but specifically includes a lithium-containing compound.
  • This lithium-containing compound is a compound containing lithium and one or more transition metal elements as constituent elements, and may further contain one or more other elements as constituent elements.
  • the type of other element is not particularly limited as long as it is an element other than lithium and transition metal elements, but specific examples of the other element are elements belonging to Groups 2 to 15 in the long period periodic table.
  • the type of lithium-containing compound is not particularly limited, but specifically, lithium-containing compounds include oxides, phosphoric acid compounds, silicic acid compounds, boric acid compounds, and the like.
  • oxides include LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.3 3 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , Li 1.2 Mn 0.52 Co 0.175 Ni 0.1 O 2 , Li 1.15 (Mn 0.65 Ni 0.22 Co 0.13 )O 2 and LiMn 2 O 4 .
  • phosphoric acid compounds include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 and LiFe 0.3 Mn 0.7 PO 4 .
  • the positive electrode binder contains one or more of materials such as synthetic rubber and polymer compounds.
  • synthetic rubber include styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and ethylene propylene diene.
  • polymer compound include polyvinylidene fluoride, polyimide, and carboxymethyl cellulose.
  • the positive electrode conductive agent contains one or more types of conductive materials such as carbon materials, and specific examples of the carbon materials include graphite, carbon black, acetylene black, and Ketjen black. .
  • the conductive material may be a metal material, a polymer compound, or the like.
  • the negative electrode 22 includes a negative electrode current collector 22A and a negative electrode active material layer 22B.
  • the negative electrode current collector 22A has a pair of surfaces on which the negative electrode active material layer 22B is provided.
  • This negative electrode current collector 22A includes a conductive material such as a metal material, and a specific example of the conductive material is copper.
  • the negative electrode active material layer 22B includes one or more types of negative electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium. However, the negative electrode active material layer 22B may further contain one or more of other materials such as a negative electrode binder and a negative electrode conductive agent.
  • the negative electrode active material layer 22B is provided on both sides of the negative electrode current collector 22A.
  • the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one side of the negative electrode current collector 22A on the side where the negative electrode 22 faces the positive electrode 21.
  • the method for forming the negative electrode active material layer 22B is not particularly limited, but specifically, any one of a coating method, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, a firing method (sintering method), etc. There are two or more types.
  • the type of negative electrode active material is not particularly limited, but specifically includes carbon materials, metal materials, and the like. This is because high energy density can be obtained.
  • carbon materials include easily graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, and graphite (natural graphite and artificial graphite).
  • a metal-based material is a material containing as a constituent element one or more of metal elements and metalloid elements that can form an alloy with lithium.
  • Specific examples of the metal elements and metalloid elements are: , silicon and tin.
  • This metallic material may be a single substance, an alloy, a compound, a mixture of two or more types thereof, or a material containing phases of two or more types thereof.
  • Specific examples of metal-based materials include TiSi 2 and SiO x (0 ⁇ x ⁇ 2, or 0.2 ⁇ x ⁇ 1.4).
  • each of the negative electrode binder and the negative electrode conductive agent are the same as the details regarding each of the positive electrode binder and the positive electrode conductive agent.
  • the separator 23 is an insulating porous film interposed between the positive electrode 21 and the negative electrode 22, and prevents contact (short circuit) between the positive electrode 21 and negative electrode 22. Allows lithium ions to pass through.
  • This separator 23 contains a high molecular compound such as polyethylene.
  • the electrolytic solution is impregnated into each of the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23, and has the above-described configuration. That is, the electrolytic solution contains a lithium salt and a sulfonyl compound.
  • the positive electrode lead 31 is a positive electrode terminal connected to the positive electrode current collector 21A of the positive electrode 21, and is led out from inside the exterior film 10.
  • This positive electrode lead 31 includes a conductive material such as a metal material, and a specific example of the conductive material is aluminum.
  • the shape of the positive electrode lead 31 is not particularly limited, but specifically, the positive electrode lead 31 has a thin plate shape, a mesh shape, or the like.
  • the negative electrode lead 32 is a negative electrode terminal connected to the negative electrode current collector 22A of the negative electrode 22, and is led out from inside the exterior film 10.
  • This negative electrode lead 32 includes a conductive material such as a metal material, and a specific example of the conductive material is copper.
  • the leading direction of the negative electrode lead 32 is the same direction as the leading direction of the positive electrode lead 31. Note that the details regarding the shape of the negative electrode lead 32 are the same as the details regarding the shape of the positive electrode lead 31.
  • the sealing film 41 is inserted between the exterior film 10 and the positive electrode lead 31, and the sealing film 42 is inserted between the exterior film 10 and the negative electrode lead 32.
  • the sealing films 41 and 42 may be omitted.
  • This sealing film 41 is a sealing member that prevents outside air from entering the exterior film 10. Furthermore, the sealing film 41 contains a polymer compound such as polyolefin that has adhesive properties to the positive electrode lead 31, and the polyolefin is polypropylene or the like.
  • the structure of the sealing film 42 is the same as that of the sealing film 41 except that it is a sealing member that has adhesiveness to the negative electrode lead 32. That is, the sealing film 42 contains a polymer compound such as polyolefin that has adhesiveness to the negative electrode lead 32.
  • each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is manufactured according to the example procedure described below, and the secondary battery is assembled using the electrolyte together with the positive electrode 21 and negative electrode 22. , performs stabilization processing on the secondary battery. Note that the procedure for preparing the electrolytic solution is as described above.
  • a paste-like positive electrode mixture slurry is prepared by adding a mixture of a positive electrode active material, a positive electrode binder, and a positive electrode conductive agent (positive electrode mixture) to a solvent.
  • This solvent may be an aqueous solvent or an organic solvent.
  • a positive electrode active material layer 21B is formed by applying a positive electrode mixture slurry to both surfaces of the positive electrode current collector 21A.
  • the positive electrode active material layer 21B is compression molded using a roll press machine or the like. In this case, the positive electrode active material layer 21B may be heated or compression molding may be repeated multiple times. Thereby, the positive electrode active material layers 21B are formed on both sides of the positive electrode current collector 21A, so that the positive electrode 21 is manufactured.
  • the negative electrode 22 is formed by the same procedure as the positive electrode 21 described above. Specifically, first, a paste-like negative electrode mixture slurry is prepared by adding a mixture (negative electrode mixture) in which a negative electrode active material, a negative electrode binder, and a negative electrode conductive agent are mixed together into a solvent. Details regarding the solvent are as described above. Subsequently, a negative electrode active material layer 22B is formed by applying a negative electrode mixture slurry to both surfaces of the negative electrode current collector 22A. Finally, the negative electrode active material layer 22B is compression molded. Thereby, the negative electrode active material layers 22B are formed on both sides of the negative electrode current collector 22A, so that the negative electrode 22 is manufactured.
  • a paste-like negative electrode mixture slurry is prepared by adding a mixture (negative electrode mixture) in which a negative electrode active material, a negative electrode binder, and a negative electrode conductive agent are mixed together into a solvent. Details regarding the solvent are as described above.
  • a negative electrode active material layer 22B is formed
  • the positive electrode lead 31 is connected to the positive electrode current collector 21A of the positive electrode 21 using a joining method such as welding, and the negative electrode lead 31 is connected to the negative electrode current collector 22A of the negative electrode 22 using a joining method such as welding. Connect the lead 32.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated with each other via the separator 23, and then the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 are wound to produce a wound body (not shown).
  • This wound body has a configuration similar to that of the battery element 20, except that the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 are not impregnated with an electrolytic solution.
  • the rolled body is pressed using a press or the like to form the rolled body into a flat shape.
  • the exterior films 10 (fusion layer/metal layer/surface protection layer) are folded to face each other.
  • the outer peripheral edges of two sides of the facing adhesive layers are adhered to each other using an adhesive method such as a heat fusion method, thereby forming a wound body inside the bag-shaped exterior film 10. to store.
  • the wound body is impregnated with the electrolytic solution, so that the battery element 20, which is a wound electrode body, is produced. Therefore, since the battery element 20 is sealed inside the bag-shaped exterior film 10, a secondary battery is assembled.
  • the secondary battery includes an electrolytic solution, and the electrolytic solution has the above-described configuration. Therefore, for the reasons described above, a secondary battery having excellent battery characteristics can be realized using the electrolyte.
  • the battery characteristics include capacity characteristics and cycle characteristics.
  • the secondary battery is a lithium ion secondary battery
  • a sufficient battery capacity can be stably obtained by utilizing intercalation and desorption of lithium, so higher effects can be obtained.
  • a separator 23 which is a porous membrane, was used. However, although not specifically illustrated here, a laminated separator including a polymer compound layer may also be used.
  • the laminated separator includes a porous membrane having a pair of surfaces and a polymer compound layer provided on one or both sides of the porous membrane. This is because the adhesion of the separator to each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is improved, so that misalignment (misalignment) of the battery element 20 is suppressed. Thereby, even if a side reaction such as a decomposition reaction of the electrolyte occurs, swelling of the secondary battery is suppressed.
  • the polymer compound layer contains a polymer compound such as polyvinylidene fluoride. This is because excellent physical strength and excellent electrochemical stability can be obtained.
  • one or both of the porous membrane and the polymer compound layer may contain any one type or two or more types of the plurality of insulating particles. This is because the plurality of insulating particles promote heat dissipation when the secondary battery generates heat, thereby improving the safety (heat resistance) of the secondary battery.
  • the insulating particles contain one or both of an inorganic material and a resin material. Specific examples of inorganic materials include aluminum oxide, aluminum nitride, boehmite, silicon oxide, titanium oxide, magnesium oxide, and zirconium oxide. Specific examples of the resin material include acrylic resin and styrene resin.
  • a precursor solution containing a polymer compound, a solvent, etc. is prepared, and then the precursor solution is applied to one or both sides of the porous membrane.
  • a plurality of insulating particles may be added to the precursor solution, if necessary.
  • a positive electrode 21 and a negative electrode 22 are stacked on each other with a separator 23 and an electrolyte layer in between, and the positive electrode 21, negative electrode 22, separator 23, and electrolyte layer are wound.
  • This electrolyte layer is interposed between the positive electrode 21 and the separator 23 and also between the negative electrode 22 and the separator 23.
  • the electrolyte layer contains an electrolyte and a polymer compound, and the electrolyte is retained by the polymer compound. This is because electrolyte leakage is prevented.
  • the structure of the electrolytic solution is as described above.
  • the polymer compound includes polyvinylidene fluoride and the like.
  • a secondary battery used as a power source may be a main power source or an auxiliary power source in electronic devices, electric vehicles, and the like.
  • the main power source is a power source that is used preferentially, regardless of the presence or absence of other power sources.
  • the auxiliary power source may be a power source used in place of the main power source, or a power source that can be switched from the main power source.
  • secondary batteries are as follows. Electronic devices such as video cameras, digital still cameras, mobile phones, notebook computers, headphone stereos, portable radios, and portable information terminals. Backup power supplies and storage devices such as memory cards. Power tools such as power drills and power saws. This is a battery pack installed in electronic devices. Medical electronic devices such as pacemakers and hearing aids. Electric vehicles such as electric vehicles (including hybrid vehicles). A power storage system such as a household or industrial battery system that stores power in case of an emergency. In these applications, one secondary battery or a plurality of secondary batteries may be used.
  • the battery pack may use single cells or assembled batteries.
  • An electric vehicle is a vehicle that operates (travels) using a secondary battery as a driving power source, and may be a hybrid vehicle that also includes a driving source other than the secondary battery.
  • household electrical appliances and the like can be used by using the electric power stored in a secondary battery, which is a power storage source.
  • FIG. 3 shows the block configuration of the battery pack.
  • the battery pack described here is a battery pack (so-called soft pack) using one secondary battery, and is installed in electronic devices such as smartphones.
  • this battery pack includes a power source 51 and a circuit board 52.
  • This circuit board 52 is connected to a power source 51 and includes a positive terminal 53, a negative terminal 54, and a temperature detection terminal 55.
  • the power source 51 includes one secondary battery.
  • the positive electrode lead is connected to the positive electrode terminal 53
  • the negative electrode lead is connected to the negative electrode terminal 54.
  • This power source 51 can be connected to the outside via the positive terminal 53 and the negative terminal 54, and therefore can be charged and discharged.
  • the circuit board 52 includes a control section 56, a switch 57, a PTC element 58, and a temperature detection section 59. However, the PTC element 58 may be omitted.
  • the control unit 56 includes a central processing unit (CPU), memory, etc., and controls the operation of the entire battery pack. This control unit 56 detects and controls the usage status of the power source 51 as necessary.
  • CPU central processing unit
  • memory etc.
  • the control unit 56 prevents the charging current from flowing through the current path of the power source 51 by cutting off the switch 57. Make it.
  • the overcharge detection voltage is not particularly limited, specifically, it is 4.20V ⁇ 0.05V
  • the overdischarge detection voltage is not particularly limited, but specifically, it is 2.40V ⁇ 0.1V. It is.
  • the switch 57 includes a charging control switch, a discharging control switch, a charging diode, a discharging diode, and the like, and switches whether or not the power source 51 is connected to an external device in accordance with an instruction from the control unit 56.
  • This switch 57 includes a field effect transistor (MOSFET) using a metal oxide semiconductor, and the charging/discharging current is detected based on the ON resistance of the switch 57.
  • MOSFET field effect transistor
  • the temperature detection section 59 includes a temperature detection element such as a thermistor.
  • the temperature detection section 59 measures the temperature of the power supply 51 using the temperature detection terminal 55 and outputs the temperature measurement result to the control section 56 .
  • the temperature measurement result measured by the temperature detection unit 59 is used when the control unit 56 performs charging/discharging control during abnormal heat generation and when the control unit 56 performs correction processing when calculating the remaining capacity.
  • sulfonyl compound sulfolane (SL) and 3-methylsulfolane (MSL) were used.
  • sulfonyl compound chain compound
  • DMS dimethylsulfone
  • EMS ethylmethylsulfone
  • Table 1 The specific composition of the sulfonyl compound is shown in Table 1. Here, two types of sulfonyl compounds were used: a cyclic compound and a chain compound.
  • lithium bis(fluorosulfonyl)imide LiFSI
  • LiFSI lithium bis(fluorosulfonyl)imide
  • the mixing ratio of the lithium salt and the sulfonyl compound was set as shown in Table 1. That is, the molar ratio M was changed by changing the amount (mol) of each of the lithium salt and the sulfonyl compound (cyclic compound and chain compound).
  • an electrolytic solution was prepared according to the same procedure except that only one of a cyclic compound and a chain compound was used as the sulfonyl compound.
  • AC impedance measurement device VMP3 AC impedance measurement device VMP3 manufactured by Biologic Co., Ltd.
  • electrical conductivity cell CG-511B manufactured by DKK Toa Co., Ltd. the AC impedance method can be used. Ionic conductivity was measured.
  • Examples 10 to 14> As shown in Table 2, an electrolytic solution was produced by the same procedure as in Examples 2 and 5 except that a fluorinated ether compound was further added to the solvent (sulfonyl compound), and then the properties of the electrolytic solution were determined. evaluated.
  • hydrofluoroether CHF 2 --CF 2 --O--CH 2 --CF 2 --CHF 2 (HFE)
  • concentration amount mol
  • Example 15 As explained below, a secondary battery for testing was manufactured using the electrolytic solution of Example 13, and then the battery characteristics of the secondary battery were evaluated.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of a secondary battery for testing, and the secondary battery for testing is a so-called coin-shaped lithium ion secondary battery.
  • a test electrode 61 is housed inside an exterior cup 64
  • a counter electrode 62 is housed inside an exterior can 65.
  • the test electrode 61 and the counter electrode 62 are stacked on each other with a separator 63 in between, and the outer cup 64 and the outer can 65 are crimped together with a gasket 66 in between.
  • the test electrode 61, the counter electrode 62, and the separator 63 are each impregnated with the electrolyte.
  • a positive electrode active material LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 which is a lithium-containing compound (oxide)
  • a positive electrode binder polyvinylidene fluoride
  • a positive electrode mixture was prepared by mixing parts by mass and 5 parts by mass of a positive electrode conductive agent (Ketjen black).
  • the positive electrode mixture was added to a solvent (N-methyl-2-pyrrolidone, which is an organic solvent), and the solvent was stirred to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry.
  • a positive electrode mixture slurry was applied to one side of a positive electrode current collector (aluminum foil with a thickness of 15 ⁇ m) using a coating device, and then the positive electrode active material layer was formed by drying the positive electrode mixture slurry. Formed. Finally, the positive electrode active material layer was compression molded using a roll press machine.
  • the counter electrode 62 When producing the counter electrode 62, first, 90 parts by mass of the negative electrode active material (single silicon, which is a metallic material), 5 parts by mass of the negative electrode binder (polyvinylidene fluoride), and the negative electrode conductive agent (Ketchen A negative electrode mixture was prepared by mixing 5 parts by mass of black) with each other. Subsequently, the negative electrode mixture was added to a solvent (N-methyl-2-pyrrolidone, which is an organic solvent), and the solvent was dried to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry.
  • a solvent N-methyl-2-pyrrolidone, which is an organic solvent
  • a negative electrode mixture slurry was applied to one side of a negative electrode current collector (copper foil with a thickness of 15 ⁇ m) using a coating device, and then the negative electrode active material layer was formed by drying the negative electrode mixture slurry. Formed. Finally, the negative electrode active material layer was compression molded using a roll press machine.
  • test electrode 61 When assembling a secondary battery, first, the test electrode 61 was punched out into a pellet shape, and then the test electrode 61 was housed inside the exterior cup 64. Subsequently, the counter electrode 62 was punched out into a pellet shape, and then the counter electrode 62 was housed inside the outer can 65. Finally, the test electrode 61 housed in the exterior cup 64 and the counter electrode 62 housed in the exterior can 65 are connected to each other via a separator 63 (porous polyolefin film with a thickness of 7 ⁇ m) impregnated with electrolyte. After stacking, the outer cup 64 and the outer can 65 were crimped together via the gasket 66.
  • separator 63 porous polyolefin film with a thickness of 7 ⁇ m
  • constant current charging was performed at a current density of 1 mA/cm 2 until the voltage reached 4.2 V, and then constant voltage charging was performed at the voltage of 4.2 V until the current density reached 0.02 mA/cm 2 .
  • constant current discharge was performed at a current density of 1 mA/cm 2 until the voltage reached 3.0 V.
  • the electrolytic solution contains a lithium salt and a sulfonyl compound
  • the sulfonyl compound contains two or more of a cyclic compound and a chain compound
  • the molar ratio M is 2. ⁇ 4
  • the state of the electrolyte (liquid) was ensured. Therefore, a mixture of a lithium salt and a sulfonyl compound could be used as a liquid electrolyte (electrolyte).
  • electrolytic solution contains a lithium salt and a sulfonyl compound
  • the sulfonyl compound contains two or more of a cyclic compound and a chain compound
  • the molar ratio M is 2.
  • the battery structure of the secondary battery is a laminate film type.
  • the battery structure of the secondary battery is not particularly limited, and may be of a cylindrical shape, a square shape, a button shape, or the like.
  • the element structure of the battery element is a wound type.
  • the element structure of the battery element is not particularly limited, and may be a stacked type, a 99-fold type, or the like.
  • positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked with separators in between, and in the 99-fold type, positive electrodes and negative electrodes are folded in a zigzag pattern while facing each other with a separator in between.
  • the electrode reactant is not particularly limited.
  • the electrode reactants may be other alkali metals such as sodium and potassium, or alkaline earth metals such as beryllium, magnesium, and calcium, as described above.
  • the electrode reactant may be other light metals such as aluminum.

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Abstract

二次電池は、正極と、負極と、二次電池用電解液とを備える。二次電池用電解液は、リチウム塩と、スルホニル化合物とを含み、そのスルホニル化合物は、式（１）で表される環状化合物および式（２）で表される鎖状化合物のうちの２種類以上を含む。リチウム塩のモル数に対するスルホニル化合物のモル数の比は、２以上４以下である。

Description

二次電池用電解液および二次電池
　本技術は、二次電池用電解液および二次電池に関する。
　携帯電話機などの多様な電子機器が普及しているため、小型かつ軽量であると共に高エネルギー密度が得られる電源として二次電池の開発が進められている。この二次電池は、正極および負極と共に電解液（二次電池用電解液）を備えており、その二次電池の構成に関しては、様々な検討がなされている。
　具体的には、電解液が電解質塩溶解用溶媒および電解質塩を含んでおり、その電解質塩溶解用溶媒が所定量のスルホラン化合物を含んでいる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１５－０７６５３１号公報
　二次電池の電池特性を改善するために様々な検討がなされているが、その電池特性は未だ十分でないため、改善の余地がある。
　優れた電池特性を得ることが可能である二次電池用電解液および二次電池が望まれている。
　本技術の一実施形態の二次電池用電解液は、リチウム塩と、スルホニル化合物とを含むのである。スルホニル化合物は、式（１）で表される環状化合物および式（２）で表される鎖状化合物のうちの２種類以上を含み、そのリチウム塩のモル数に対するスルホニル化合物のモル数の比は、２以上４以下である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 （Ｒ１は、アルキレン基である。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 （Ｒ２およびＲ３のそれぞれは、アルキル基である。）
　また、本技術の一実施形態の二次電池は、正極と、負極と、二次電池用電解液とを備え、その二次電池用電解液が上記した本技術の一実施形態の二次電池用電解液の構成と同様の構成を有するものである。
　本技術の一実施形態の二次電池用電解液または二次電池によれば、その二次電池用電解液がリチウム塩およびスルホニル化合物を含んでおり、そのスルホニル化合物が環状化合物および鎖状化合物のうちの２種類以上を含んでおり、そのリチウム塩のモル数に対するスルホニル化合物のモル数の比が２以上４以下であるので、優れた電池特性を得ることができる。
　なお、本技術の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。
本技術の一実施形態における二次電池の構成を表す断面図である。 図１に示した電池素子の構成を表す断面図である。 二次電池の適用例の構成を表すブロック図である。 試験用の二次電池の構成を表す断面図である。
　以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

　１．二次電池用電解液
　　１－１．構成
　　１－２．製造方法
　　１－３．作用および効果
　２．二次電池
　　２－１．構成
　　２－２．動作
　　２－３．製造方法
　　２－４．作用および効果
　３．変形例
　４．二次電池の用途
＜１．二次電池用電解液＞
　まず、本技術の一実施形態の二次電池用電解液（以下、単に「電解液」と呼称する。）に関して説明する。
　ここで説明する電解液は、電気化学デバイスである二次電池に用いられる液状の電解質である。ただし、電解液は、他の電気化学デバイスに用いられてもよい。他の電気化学デバイスの具体例は、キャパシタなどである。
＜１－１．構成＞
　電解液は、リチウム塩およびスルホニル化合物を含んでいる。すなわち、スルホニル化合物は、リチウム塩を溶解または分散させる溶媒であると共に、リチウム塩は、溶媒中において電離する電解質塩である。
　この電解液は、上記したように、電解質塩であるリチウム塩を溶解または分散させる溶媒としてスルホニル化合物を含んでいるため、一般的な溶媒を含んでいない。
　一般的な溶媒とは、一般的に二次電池の電解液に用いられる溶媒であり、具体的には、後述するエステル類およびエーテル類などであり、より具体的には、炭酸エステル系化合物、カルボン酸エステル系化合物およびラクトン系化合物などである。
　炭酸エステル系化合物は、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルなどである。環状炭酸エステルの具体例は、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンなどである。鎖状炭酸エステルの具体例は、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルなどである。
　カルボン酸エステル系化合物は、鎖状カルボン酸エステルなどであり、その鎖状カルボン酸エステルの具体例は、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピルおよびトリメチル酢酸エチルなどである。
　ラクトン系化合物は、ラクトンなどであり、そのラクトンの具体例は、γ－ブチロラクトンおよびγ－バレロラクトンなどである。
［リチウム塩］
　リチウム塩は、カチオンとしてリチウムイオンを含む塩の総称である。ただし、リチウム塩の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。
　リチウム塩の種類は、特に限定されない。リチウム塩の具体例は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4 ）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 ）、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＦＳＯ2 ）2 ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ）、リチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）3 ）、ビス（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ2 Ｏ4 ）2 ）、ジフルオロオキサラトホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ2 （Ｃ2 Ｏ4 ））、ジフルオロジ（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＰＦ2 （Ｃ2 Ｏ4 ）2 ）、テトラフルオロオキサラトリン酸リチウム（ＬｉＰＦ4 （Ｃ2 Ｏ4 ））、モノフルオロリン酸リチウム（Ｌｉ2 ＰＦＯ3 ）およびジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ2 Ｏ2 ）などである。
［スルホニル化合物］
　スルホニル化合物は、スルホニル基（－Ｓ（＝Ｏ）2 －）を含む化合物の総称である。ただし、スルホニル化合物の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。
　具体的には、スルホニル化合物は、式（１）で表される環状化合物および式（２）で表される鎖状化合物のうちの２種類以上を含んでいる。
　すなわち、スルホニル化合物は、２種類以上の環状化合物を含んでいるため、鎖状化合物を含んでいなくてもよい。または、スルホニル化合物は、２種類以上の鎖状化合物を含んでいるため、環状化合物を含んでいなくてもよい。または、スルホニル化合物は、１種類以上の環状化合物と１種類以上の鎖状化合物とを併せて含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 （Ｒ１は、アルキレン基である。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 （Ｒ２およびＲ３のそれぞれは、アルキル基である。）
　スルホニル化合物が環状化合物および鎖状化合物のうちの２種類以上を含んでいるのは、そのスルホニル化合物が環状化合物および鎖状化合物のうちのいずれか１種類だけを含んでいる場合と比較して、そのリチウム塩がスルホニル化合物により容易かつ安定に溶解されやすくなるからである。これにより、リチウム塩とスルホニル化合物との混合物が固体にならずに液体になるため、その混合物を電解液として利用可能になる。
（環状化合物）
　環状化合物は、式（１）から明らかなように、スルホニル基を含む環状の化合物である。
　アルキレン基の炭素数は、特に限定されない。また、アルキレン基は、直鎖状でもよいし、１本または２本以上の側鎖を有する分岐状でもよい。
　アルキレン基の具体例は、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基およびペンチレン基などである。ただし、一例を挙げると、ペンチレン基は、ｎ－ペンチレン基でもよいし、イソペンチレン基でもよいし、ｓｅｃ－ペンチレン基でもよいし、３－ペンチレン基でもよいし、ｔｅｒｔ－ペンチレン基でもよいし、ネオペンチレン基でもよい。
　中でも、アルキレン基の炭素数は、５以下であることが好ましい。アルキレン基の炭素数が大きくなりすぎないため、スルホニル化合物によりリチウム塩が十分に溶解されやすくなるからである。
　環状化合物の具体例は、スルホラン（Ｒ１はｎ－ブチレン基（いわゆるテトラメチレン基）である。）、３－メチルスルホラン（Ｒ１はイソペンチレン基である。）およびトリメチレンスルホン（Ｒ１はｎープロピレン基（いわゆるトリメチレン基）である。）などである。
（鎖状化合物）
　鎖状合物は、式（２）から明らかなように、スルホニル基を含む鎖状の化合物である。Ｒ２の種類とＲ３の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
　アルキル基の炭素数は、特に限定されない。また、アルキル基は、直鎖状でもよいし、１本または２本以上の側鎖を有する分岐状でもよい。
　アルキル基の具体例は、メチル基、エチル基、プロピル基およびブチル基などである。ただし、一例を挙げると、ブチル基は、ｎ－ブチル基でもよいし、イソブチル基でもよいし、ｓｅｃ－ブチル基でもよいし、ｔｅｒｔ－ブチル基でもよい。
　中でも、アルキル基の炭素数は、２以下であることが好ましい。アルキル基の炭素数が大きくなりすぎないため、スルホニル化合物によりリチウム塩が十分に溶解されやすくなるからである。
　鎖状化合物の具体例は、ジメチルスルホン（Ｒ２はメチル基、Ｒ３はメチル基である。）、ジエチルスルホン（Ｒ２はエチル基、Ｒ３はエチル基である。）、エチルメチルスルホン（Ｒ２はエチル基、Ｒ３はメチル基である。）およびエチルイソプロピルスルホン（Ｒ２はエチル基、Ｒ３はイソプロピル基である。）などである。
（モル比）
　電解液におけるリチウム塩の含有量と、その電解液におけるスルホニル化合物の含有量との関係は、適正化されている。
　具体的には、リチウム塩のモル数Ｍ１に対するスルホニル化合物のモル数Ｍ２の比であるモル比Ｍは、２～４である。リチウム塩とスルホニル化合物とを併用する場合において、そのリチウム塩の含有量とスルホニル化合物の含有量との関係が適正化されるため、そのリチウム塩がスルホニル化合物により容易かつ安定に溶解されやすくなるからである。これにより、上記したように、リチウム塩とスルホニル化合物との混合物が固体にならずに液体になるため、その混合物を電解液として利用可能になる。このモル比Ｍは、Ｍ＝Ｍ２／Ｍ１という計算式に基づいて算出される。
　なお、モル比Ｍを算出する手順は、以下で説明する通りである。最初に、電解液を準備する。電解液を備えた二次電池を用いる場合には、その二次電池を解体することにより、その電解液を回収する。続いて、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法を用いて電解液を分析することにより、リチウム塩の含有量（モル数Ｍ１）を特定すると共に、スルホニル化合物の含有量（モル数Ｍ２）を特定する。最後に、モル数Ｍ１，Ｍ２に基づいて、上記した計算式を用いてモル比Ｍを算出する。
（好適な構成１）
　中でも、スルホニル化合物は、２種類の環状化合物を含んでいることが好ましい。リチウム塩がスルホニル化合物により十分に溶解されやすくなるからである。
　具体的には、スルホニル化合物は、スルホランを含んでいることが好ましい。すなわち、スルホニル化合物は、２種類の環状化合物のうちの１種類目の環状化合物として、スルホランを含んでいることが好ましい。リチウム塩がスルホニル化合物により安定に溶解されやすくなるからである。
　この場合において、スルホニル化合物は、さらに、スルホランの誘導体を含んでいることが好ましい。すなわち、スルホニル化合物は、２種類の環状化合物のうちの２種類目の環状化合物として、スルホランの誘導体を含んでいることが好ましい。リチウム塩がスルホニル化合物により安定に溶解されやすくなるからである。
　スルホランの誘導体は、スルホランの骨格と同様の骨格を有する化合物であり、そのスルホラン誘導体の具体例は、３－メチルスルホランなどである。
　スルホニル化合物が２種類の環状化合物を含んでいる場合において、モル比Ｍは、上記したように、２～４である。
（好適な構成２）
　または、スルホニル化合物は、１種類の環状化合物および１種類の鎖状化合物を含んでいることが好ましい。リチウム塩がスルホニル化合物により十分に溶解されやすくなるからである。
　具体的には、スルホニル化合物は、スルホランを含んでいることが好ましい。すなわち、スルホニル化合物は、環状化合物として、スルホランを含んでいることが好ましい。リチウム塩がスルホニル化合物により安定に溶解されやすくなるからである。
　この場合において、鎖状化合物の種類は、特に限定されないため、任意に選択可能である。スルホニル化合物が環状化合物としてスルホランを含んでいれば、鎖状化合物の種類に依存せずに、リチウム塩がスルホニル化合物により安定に溶解されやすくなるからである。
　中でも、スルホニル化合物は、鎖状化合物として、ジメチルスルホンおよびエチルメチルスルホンのうちの一方または双方を含んでいることが好ましい。リチウム塩がスルホニル化合物により安定に溶解されやすくなるからである。
　スルホニル化合物が１種類の環状化合物および１種類の鎖状化合物を含んでいる場合において、モル比Ｍは、上記したように、２～４である。
［添加剤］
　なお、電解液は、さらに、添加剤のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。添加剤の種類は、特に限定されないため、任意に選択可能である。
（フッ素化エーテル化合物）
　具体的には、添加剤は、式（３）で表されるフッ素化エーテル化合物である。電解液の粘度が低下するからである。ただし、フッ素化エーテル化合物の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。
　Ｒ４－Ｏ－Ｒ５　・・・（３）
（Ｒ４およびＲ５のそれぞれは、フッ素化アルキル基である。）
　フッ素化エーテル化合物は、式（３）から明らかなように、２個のフッ素化アルキル基（Ｒ４およびＲ５）がエーテル結合（－Ｏ－）を介して互いに結合されている化合物である。Ｒ４の種類とＲ５の種類とは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。
　フッ素化アルキル基は、アルキル基に含まれている複数の水素のうちの１個または２個以上の水素がフッ素により置換された基である。これにより、フッ素化アルキル基は、複数の水素のうちの一部だけがフッ素により置換された基（部分置換型のフッ素化アルキル基）でもよいし、その複数の水素のうちの全部がフッ素により置換された基（全置換型のフッ素化アルキル基）でもよい。この全置換型のフッ素化アルキル基は、いわゆるパーフルオロアルキル基である。なお、アルキル基に関する詳細は、上記した通りである。
　フッ素化アルキル基の炭素数は、特に限定されない。また、フッ素化アルキル基は、直鎖状でもよいし、１本または２本以上の側鎖を有する分岐状でもよい。
　フッ素化アルキル基の具体例は、部分置換型のメチル基、全置換型のメチル基、部分置換型のエチル基、全置換型のエチル基、部分置換型のプロピル基および全置換型のプロピル基、部分置換型のブチル基および全置換型のブチル基などである。
　中でも、フッ素化アルキル基の炭素数は、３以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましい。フッ素化アルキル基の炭素数が大きくなりすぎないため、フッ素化エーテル化合物の相溶性が向上するからである。
　フッ素化エーテル化合物の具体例は、ＣＨＦ2 －ＣＦ2 －Ｏ－ＣＨ2 －ＣＦ2 －ＣＨＦ2 （Ｒ４は－ＣＦ2 －ＣＨＦ2 、Ｒ５は－ＣＨ2 －ＣＦ2 －ＣＨＦ2 である。）で表される構成を有するハイドロフルオロエーテルなどである。
　なお、電解液におけるフッ素化エーテル化合物の含有量は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
（フッ素化環状炭酸エステル）
　また、添加剤は、フッ素化環状炭酸エステルである。電解液を備えた二次電池の充放電時において、フッ素化環状炭酸エステルに由来する被膜が負極の表面に形成されるため、その電解液の分解反応が抑制されるからである。ただし、フッ素化環状炭酸エステルの種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。
　フッ素化環状炭酸エステルは、フッ素を構成元素として含む環状炭酸エステルである。フッ素の数は、特に限定されないため、１個だけでもよいし、２個以上でもよい。すなわち、フッ素化環状炭酸エステルは、環状炭酸エステルのうちの１個または２個以上の水素がフッ素により置換された化合物である。
　フッ素化環状炭酸エステルの具体例は、フルオロ炭酸エチレンなどである。なお、電解液におけるフッ素化環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
（不飽和環状炭酸エステル）
　また、添加剤は、不飽和環状炭酸エステルである。電解液を備えた二次電池の充放電時において、不飽和環状炭酸エステルに由来する被膜が負極の表面に形成されるため、その電解液の分解反応が抑制されるからである。特に、フッ素化環状炭酸エステルと不飽和環状炭酸エステルとを併用すると、良好な被膜が形成されるため、電解液の分解反応がより抑制される。ただし、不飽和環状炭酸エステルの種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。
　不飽和環状炭酸エステルは、不飽和炭素結合（炭素間二重結合）を含む環状炭酸エステルである。不飽和炭素結合の数は、特に限定されないため、１個だけでもよいし、２個以上でもよい。
　不飽和環状炭酸エステルの具体例は、炭酸ビニレンなどである。なお、電解液における不飽和環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないため、任意に設定可能である。
（その他）
　この他、添加剤は、炭酸ブチレン、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、１，３－ジオキソラン、４－メチル－１，３－ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３－メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ－ジメチルフォルムアミド、Ｎ－メチルピロリジノン、Ｎ－メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ－ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、ジメチルスルフォキシドおよびリン酸トリメチルなどの材料のうちのいずれか１種類または２種類以上でもよい。電解液を備えた二次電池の充放電時において、負極の表面に被膜が形成されるため、その電解液の分解反応が抑制されるからである。
　ここで説明した添加剤は、あくまで任意成分であるため、電解液は、添加剤を含んでいてもよいし、その添加剤を含んでいなくてもよい。これにより、電解液は、上記したように、リチウム塩を溶解または分散させる溶媒であるスルホニル化合物を含んでいれば、一般的な溶媒を含んでいなくてもよい。
＜１－２．製造方法＞
　電解液を製造する場合には、スルホニル化合物にリチウム塩を投入する。この場合には、スルホニル化合物にさらにフッ素化エーテル化合物およびフッ素化環状炭酸エステルのうちの一方または双方などの添加剤を添加してもよい。これにより、スルホニル化合物中においてリチウム塩が溶解または分散されるため、電解液が調製される。
＜１－３．作用および効果＞
　この電解液によれば、その電解液がリチウム塩およびスルホニル化合物を含んでおり、そのスルホニル化合物が環状化合物および鎖状化合物のうちの２種類以上を含んでおり、モル比Ｍが２～４である。
　この場合には、スルホニル化合物が環状化合物および鎖状化合物のうちの２種類以上を含んでいるため、上記したように、そのスルホニル化合物によりリチウム塩が容易かつ安定に溶解されやすくなる。これにより、リチウム塩とスルホニル化合物との混合物が固体にならずに液体になる。
　しかも、モル比Ｍが適正化されているため、上記したように、スルホニル化合物によりリチウム塩がより容易かつ安定に溶解されやすくなる。これにより、リチウム塩とスルホニル化合物との混合物がより安定に液体になる。
　これらのことから、リチウム塩とスルホニル化合物との混合物が電解液として利用可能になるため、その電解液を用いた二次電池を実現することができる。この場合には、電解液の状態（液体）が維持されやすくなるため、その電解液を用いて優れた電池特性を有する二次電池を実現することができる。
　特に、スルホニル化合物が２種類の環状化合物を含んでいれば、そのスルホニル化合物によりリチウム塩が十分に溶解されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
　この場合には、スルホニル化合物がスルホランを含んでいれば、そのスルホニル化合物によりリチウム塩がより安定に溶解されやすくなるため、さらに高い効果を得ることができる。また、スルホニル化合物がさらに３－メチルスルホランを含んでいれば、そのスルホニル化合物によりリチウム塩がより安定に溶解されやすくなるため、著しく高い効果を得ることができる。
　また、スルホニル化合物が１種類の環状化合物および１種類の鎖状化合物を含んでいれば、そのスルホニル化合物によりリチウム塩が十分に溶解されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
　この場合には、スルホニル化合物がスルホランを含んでいれば、そのスルホニル化合物によりリチウム塩がより安定に溶解されやすくなるため、さらに高い効果を得ることができる。また、スルホニル化合物がさらにジメチルスルホランおよびジエチルスルホランのうちの一方または双方を含んでいれば、そのスルホニル化合物によりリチウム塩がより安定に溶解されやすくなるため、著しく高い効果を得ることができる。
　また、電解液がさらにフッ素化エーテル化合物を含んでいれば、電解液の粘度が低下するため、より高い効果を得ることができる。
　また、電解液がさらにフッ素化環状炭酸エステルを含んでいれば、その電解液を備えた二次電池の充放電時において、その電解液の分解反応が抑制されるため、より高い効果を得ることができる。
＜２．二次電池＞
　次に、上記した電解液を用いた二次電池に関して説明する。
　ここで説明する二次電池は、電極反応物質の吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池であり、正極および負極と共に電解液を備えている。
　この二次電池では、負極の充電容量が正極の放電容量よりも大きくなっている。すなわち、負極の単位面積当たりの電気化学容量は、正極の単位面積当たりの電気化学容量よりも大きくなるように設定されている。充電途中において負極の表面に電極反応物質が析出することを防止するためである。
　電極反応物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、電極物質は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などの軽金属である。アルカリ金属の具体例は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属の具体例は、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどである。ただし、電極反応物質の種類は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。
　以下では、電極反応物質がリチウムである場合を例に挙げる。リチウムの吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池では、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。
＜２－１．構成＞
　図１は、二次電池の斜視構成を表していると共に、図２は、図１に示した電池素子２０の断面構成を表している。ただし、図１では、外装フィルム１０と電池素子２０とが互いに分離された状態を示していると共に、ＸＺ面に沿った電池素子２０の断面を破線で示している。図２では、電池素子２０の一部だけを示している。
　この二次電池は、図１および図２に示したように、外装フィルム１０と、電池素子２０と、正極リード３１と、負極リード３２と、封止フィルム４１，４２とを備えている。ここで説明する二次電池は、可撓性または柔軟性を有する外装フィルム１０を用いたラミネートフィルム型の二次電池である。
［外装フィルム］
　外装フィルム１０は、図１に示したように、電池素子２０を収納する外装部材であり、その電池素子２０が内部に収納された状態において封止された袋状の構造を有している。これにより、外装フィルム１０は、後述する正極２１および負極２２と共に電解液を収納している。
　ここでは、外装フィルム１０は、１枚のフィルム状の部材であり、折り畳み方向Ｆに折り畳まれている。この外装フィルム１０には、電池素子２０を収容するための窪み部１０Ｕ（いわゆる深絞り部）が設けられている。
　具体的には、外装フィルム１０は、融着層、金属層および表面保護層が内側からこの順に積層された３層のラミネートフィルムであり、その外装フィルム１０が折り畳まれた状態において、互いに対向する融着層のうちの外周縁部同士が互いに融着されている。融着層は、ポリプロピレンなどの高分子化合物を含んでいる。金属層は、アルミニウムなどの金属材料を含んでいる。表面保護層は、ナイロンなどの高分子化合物を含んでいる。
　ただし、外装フィルム１０の構成（層数）は、特に、限定されないため、１層または２層でもよいし、４層以上でもよい。
［電池素子］
　電池素子２０は、図１および図２に示したように、正極２１と、負極２２と、セパレータ２３と、電解液（図示せず）とを含む発電素子であり、外装フィルム１０の内部に収納されている。
　この電池素子２０は、いわゆる巻回電極体である。すなわち、正極２１および負極２２は、セパレータ２３を介して互いに積層されていると共に、そのセパレータ２３を介して互いに対向しながら巻回軸Ｐを中心として巻回されている。この巻回軸Ｐは、Ｙ軸方向に延在する仮想軸である。
　電池素子２０の立体的形状は、特に限定されない。ここでは、電池素子２０の立体的形状は、扁平状であるため、巻回軸Ｐと交差する電池素子２０の断面（ＸＺ面に沿った断面）は、長軸Ｊ１および短軸Ｊ２により規定される扁平形状を有している。この長軸Ｊ１は、Ｘ軸方向に延在すると共に短軸Ｊ２よりも大きい長さを有する仮想軸であると共に、短軸Ｊ２は、Ｘ軸方向と交差するＺ軸方向に延在すると共に長軸Ｊ１よりも小さい長さを有する仮想軸である。ここでは、電池素子２０の立体的形状は、扁平な円筒状であるため、その電池素子２０の断面の形状は、扁平な略楕円形状である。
（正極）
　正極２１は、図２に示したように、正極集電体２１Ａおよび正極活物質層２１Ｂを含んでいる。
　正極集電体２１Ａは、正極活物質層２１Ｂが設けられる一対の面を有している。この正極集電体２１Ａは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その導電性材料の具体例は、アルミニウムなどである。
　正極活物質層２１Ｂは、リチウムを吸蔵放出可能である正極活物質のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、正極活物質層２１Ｂは、さらに、正極結着剤および正極導電剤などの他の材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。
　ここでは、正極活物質層２１Ｂは、正極集電体２１Ａの両面に設けられている。ただし、正極活物質層２１Ｂは、正極２１が負極２２に対向する側において正極集電体２１Ａの片面だけに設けられていてもよい。正極活物質層２１Ｂの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法などである。
　正極活物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、リチウム含有化合物などである。このリチウム含有化合物は、リチウムと共に１種類または２種類以上の遷移金属元素を構成元素として含む化合物であり、さらに、１種類または２種類以上の他元素を構成元素として含んでいてもよい。他元素の種類は、リチウムおよび遷移金属元素のそれぞれ以外の元素であれば、特に限定されないが、その他元素の具体例は、長周期型周期表中の２族～１５族に属する元素である。リチウム含有化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、リチウム含有化合物は、酸化物、リン酸化合物、ケイ酸化合物およびホウ酸化合物などである。
　酸化物の具体例は、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＣｏ0.98Ａｌ0.01Ｍｇ0.01Ｏ2 、ＬｉＮｉ0.5 Ｃｏ0.2 Ｍｎ0.3 Ｏ2 、ＬｉＮｉ0.8 Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2 、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2 、Ｌｉ1.2 Ｍｎ0.52Ｃｏ0.175 Ｎｉ0.1 Ｏ2 、Ｌｉ1.15（Ｍｎ0.65Ｎｉ0.22Ｃｏ0.13）Ｏ2 およびＬｉＭｎ2 Ｏ4 などである。リン酸化合物の具体例は、ＬｉＦｅＰＯ4 、ＬｉＭｎＰＯ4 、ＬｉＦｅ0.5 Ｍｎ0.5 ＰＯ4 およびＬｉＦｅ0.3 Ｍｎ0.7 ＰＯ4 などである。
　正極結着剤は、合成ゴムおよび高分子化合物などの材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。合成ゴムの具体例は、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンなどである。高分子化合物の具体例は、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミドおよびカルボキシメチルセルロースなどである。
　正極導電剤は、炭素材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その炭素材料の具体例は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどである。ただし、導電性材料は、金属材料および高分子化合物などでもよい。
（負極）
　負極２２は、図２に示したように、負極集電体２２Ａおよび負極活物質層２２Ｂを含んでいる。
　負極集電体２２Ａは、負極活物質層２２Ｂが設けられる一対の面を有している。この負極集電体２２Ａは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その導電性材料の具体例は、銅などである。
　負極活物質層２２Ｂは、リチウムを吸蔵放出可能である負極活物質のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層２２Ｂは、さらに、負極結着剤および負極導電剤などの他の材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。
　ここでは、負極活物質層２２Ｂは、負極集電体２２Ａの両面に設けられている。ただし、負極活物質層２２Ｂは、負極２２が正極２１に対向する側において負極集電体２２Ａの片面だけに設けられていてもよい。負極活物質層２２Ｂの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法（焼結法）などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。
　負極活物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、炭素材料および金属系材料などである。高いエネルギー密度が得られるからである。炭素材料の具体例は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛（天然黒鉛および人造黒鉛）などである。金属系材料は、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を構成元素として含む材料であり、その金属元素および半金属元素の具体例は、ケイ素およびスズなどである。この金属系材料は、単体でもよいし、合金でもよいし、化合物でもよいし、それらの２種類以上の混合物でもよいし、それらの２種類以上の相を含む材料でもよい。金属系材料の具体例は、ＴｉＳｉ2 およびＳｉＯx （０＜ｘ≦２、または０．２＜ｘ＜１．４）などである。
　負極結着剤および負極導電剤のそれぞれに関する詳細は、正極結着剤および正極導電剤のそれぞれに関する詳細と同様である。
（セパレータ）
　セパレータ２３は、図２に示したように、正極２１と負極２２との間に介在している絶縁性の多孔質膜であり、その正極２１と負極２２との接触（短絡）を防止しながらリチウムイオンを通過させる。このセパレータ２３は、ポリエチレンなどの高分子化合物を含んでいる。
（電解液）
　電解液は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに含浸されており、上記した構成を有している。すなわち、電解液は、リチウム塩およびスルホニル化合物を含んでいる。
［正極リードおよび負極リード］
　正極リード３１は、図１および図２に示したように、正極２１の正極集電体２１Ａに接続されている正極端子であり、外装フィルム１０の内部から外部に導出されている。この正極リード３１は、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その導電性材料の具体例は、アルミニウムなどである。正極リード３１の形状は、特に限定されないが、具体的には、正極リード３１は、薄板状および網目状などのうちのいずれかである。
　負極リード３２は、図１および図２に示したように、負極２２の負極集電体２２Ａに接続されている負極端子であり、外装フィルム１０の内部から外部に導出されている。この負極リード３２は、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その導電性材料の具体例は、銅などである。ここでは、負極リード３２の導出方向は、正極リード３１の導出方向と同様の方向である。なお、負極リード３２の形状に関する詳細は、正極リード３１の形状に関する詳細と同様である。
［封止フィルム］
　封止フィルム４１は、外装フィルム１０と正極リード３１との間に挿入されていると共に、封止フィルム４２は、外装フィルム１０と負極リード３２との間に挿入されている。ただし、封止フィルム４１，４２のうちの一方または双方は、省略されてもよい。
　この封止フィルム４１は、外装フィルム１０の内部に外気などが侵入することを防止する封止部材である。また、封止フィルム４１は、正極リード３１に対して密着性を有するポリオレフィンなどの高分子化合物を含んでおり、そのポリオレフィンは、ポリプロピレンなどである。
　封止フィルム４２の構成は、負極リード３２に対して密着性を有する封止部材であることを除いて、封止フィルム４１の構成と同様である。すなわち、封止フィルム４２は、負極リード３２に対して密着性を有するポリオレフィンなどの高分子化合物を含んでいる。
＜２－２．動作＞
　二次電池の充電時には、電池素子２０において、正極２１からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して負極２２に吸蔵される。一方、二次電池の放電時には、電池素子２０において、負極２２からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して正極２１に吸蔵される。これらの充電時および放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵および放出される。
＜２－３．製造方法＞
　二次電池を製造する場合には、以下で説明する一例の手順により、正極２１および負極２２のそれぞれを作製すると共に、その正極２１および負極２２と共に電解液を用いて二次電池を組み立てたのち、その二次電池の安定化処理を行う。なお、電解液を調製する手順は、上記した通りである。
［正極の作製］
　最初に、正極活物質、正極結着剤および正極導電剤が互いに混合された混合物（正極合剤）を溶媒に投入することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製する。この溶媒は、水性溶媒でもよいし、有機溶剤でもよい。続いて、正極集電体２１Ａの両面に正極合剤スラリーを塗布することにより、正極活物質層２１Ｂを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて正極活物質層２１Ｂを圧縮成形する。この場合には、正極活物質層２１Ｂを加熱してもよいし、圧縮成形を複数回繰り返してもよい。これにより、正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂが形成されるため、正極２１が作製される。
［負極の作製］
　上記した正極２１の作製手順と同様の手順により、負極２２を形成する。具体的には、最初に、負極活物質、負極結着剤および負極導電剤が互いに混合された混合物（負極合剤）を溶媒に投入することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製する。溶媒に関する詳細は、上記した通りである。続いて、負極集電体２２Ａの両面に負極合剤スラリーを塗布することにより、負極活物質層２２Ｂを形成する。最後に、負極活物質層２２Ｂを圧縮成形する。これにより、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂが形成されるため、負極２２が作製される。
［二次電池の組み立て］
　最初に、溶接法などの接合法を用いて、正極２１の正極集電体２１Ａに正極リード３１を接続させると共に、溶接法などの接合法を用いて、負極２２の負極集電体２２Ａに負極リード３２を接続させる。
　続いて、セパレータ２３を介して正極２１および負極２２を互いに積層させたのち、その正極２１、負極２２およびセパレータ２３を巻回させることにより、巻回体（図示せず）を作製する。この巻回体は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに電解液が含浸されていないことを除いて、電池素子２０の構成と同様の構成を有している。続いて、プレス機などを用いて巻回体を押圧することにより、扁平形状となるように巻回体を成形する。
　続いて、窪み部１０Ｕの内部に巻回体を収容したのち、外装フィルム１０（融着層／金属層／表面保護層）を折り畳むことにより、その外装フィルム１０同士を互いに対向させる。続いて、熱融着法などの接着法を用いて、互いに対向する融着層のうちの２辺の外周縁部同士を互いに接着させることにより、袋状の外装フィルム１０の内部に巻回体を収納する。
　最後に、袋状の外装フィルム１０の内部に電解液を注入したのち、熱融着法などの接着法を用いて互いに対向する融着層のうちの残りの１辺の外周縁部同士を互いに接着させる。この場合には、外装フィルム１０と正極リード３１との間に封止フィルム４１を挿入すると共に、外装フィルム１０と負極リード３２との間に封止フィルム４２を挿入する。
　これにより、巻回体に電解液が含浸されるため、巻回電極体である電池素子２０が作製される。よって、袋状の外装フィルム１０の内部に電池素子２０が封入されるため、二次電池が組み立てられる。
［二次電池の安定化］
　組み立て後の二次電池を充放電させる。環境温度、充放電回数（サイクル数）および充放電条件などの各種条件は、任意に設定可能である。これにより、正極２１および負極２２のそれぞれの表面に被膜が形成されるため、二次電池の状態が電気化学的に安定化する。よって、二次電池が完成する。
＜２－４．作用および効果＞
　この二次電池によれば、その二次電池が電解液を備えており、その電解液が上記した構成を有している。よって、上記した理由により、電解液を用いて優れた電池特性を有する二次電池を実現することができる。この電池特性は、容量特性およびサイクル特性などである。
　特に、二次電池がリチウムイオン二次電池であれば、リチウムの吸蔵放出を利用して十分な電池容量が安定に得られるため、より高い効果を得ることができる。
　この二次電池に関する他の作用および効果は、上記した電解液に関する他の作用および効果と同様である。
＜３．変形例＞
　上記した二次電池の構成は、以下で説明するように、適宜、変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例は、互いに組み合わされてもよい。
［変形例１］
　多孔質膜であるセパレータ２３を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、高分子化合物層を含む積層型のセパレータを用いてもよい。
　具体的には、積層型のセパレータは、一対の面を有する多孔質膜と、その多孔質膜の片面または両面に設けられた高分子化合物層とを含んでいる。正極２１および負極２２のそれぞれに対するセパレータの密着性が向上するため、電池素子２０の位置ずれ（巻きずれ）が抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応などの副反応が発生しても、二次電池の膨れが抑制される。高分子化合物層は、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子化合物を含んでいる。優れた物理的強度および優れた電気化学的安定性が得られるからである。
　なお、多孔質膜および高分子化合物層のうちの一方または双方は、複数の絶縁性粒子のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。二次電池の発熱時において複数の絶縁性粒子が放熱を促進させるため、その二次電池の安全性（耐熱性）が向上するからである。絶縁性粒子は、無機材料および樹脂材料のうちの一方または双方を含んでいる。無機材料の具体例は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ベーマイト、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウムおよび酸化ジルコニウムなどである。樹脂材料の具体例は、アクリル樹脂およびスチレン樹脂などである。
　積層型のセパレータを作製する場合には、高分子化合物および溶媒などを含む前駆溶液を調製したのち、多孔質膜の片面または両面に前駆溶液を塗布する。この場合には、必要に応じて、前駆溶液に複数の絶縁性粒子を添加してもよい。
　この積層型のセパレータを用いた場合においても、正極２１と負極２２との間においてリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、上記したように、二次電池の安全性が向上するため、より高い効果を得ることができる。
［変形例２］
　液状の電解質である電解液を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、ゲル状の電解質である電解質層を用いてもよい。
　電解質層を用いた電池素子２０では、セパレータ２３および電解質層を介して正極２１および負極２２が互いに積層されていると共に、その正極２１、負極２２、セパレータ２３および電解質層が巻回されている。この電解質層は、正極２１とセパレータ２３との間に介在していると共に、負極２２とセパレータ２３との間に介在している。
　具体的には、電解質層は、電解液と共に高分子化合物を含んでおり、その電解液は、高分子化合物により保持されている。電解液の漏液が防止されるからである。電解液の構成は、上記した通りである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどを含んでいる。電解質層を形成する場合には、電解液、高分子化合物および溶媒などを含む前駆溶液を調製したのち、正極２１および負極２２のそれぞれの片面または両面に前駆溶液を塗布する。
　この電解質層を用いた場合においても、正極２１と負極２２との間において電解質層を介してリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。この場合には、特に、上記したように、電解液の漏液が防止されるため、より高い効果を得ることができる。
＜４．二次電池の用途＞
　二次電池の用途（適用例）は、特に限定されない。電源として用いられる二次電池は、電子機器および電動車両などにおいて、主電源でもよいし、補助電源でもよい。主電源とは、他の電源の有無に関係なく、優先的に用いられる電源である。補助電源は、主電源の代わりに用いられる電源でもよいし、その主電源から切り替えられる電源である。
　二次電池の用途の具体例は、以下の通りである。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオおよび携帯用情報端末などの電子機器である。バックアップ電源およびメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルおよび電動鋸などの電動工具である。電子機器などに搭載される電池パックである。ペースメーカおよび補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車（ハイブリッド自動車を含む。）などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用または産業用のバッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。これらの用途では、１個の二次電池が用いられてもよいし、複数個の二次電池が用いられてもよい。
　電池パックは、単電池を用いてもよいし、組電池を用いてもよい。電動車両は、駆動用電源として二次電池を用いて作動（走行）する車両であり、その二次電池以外の他の駆動源を併せて備えたハイブリッド自動車でもよい。家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に蓄積された電力を利用して、家庭用の電気製品などを使用可能である。
　ここで、二次電池の適用例の一例に関して具体的に説明する。以下で説明する適用例の構成は、あくまで一例であるため、適宜、変更可能である。
　図３は、電池パックのブロック構成を表している。ここで説明する電池パックは、１個の二次電池を用いた電池パック（いわゆるソフトパック）であり、スマートフォンに代表される電子機器などに搭載される。
　この電池パックは、図３に示したように、電源５１と、回路基板５２とを備えている。この回路基板５２は、電源５１に接続されていると共に、正極端子５３、負極端子５４および温度検出端子５５を含んでいる。
　電源５１は、１個の二次電池を含んでいる。この二次電池では、正極リードが正極端子５３に接続されていると共に、負極リードが負極端子５４に接続されている。この電源５１は、正極端子５３および負極端子５４を介して外部と接続可能であるため、充放電可能である。回路基板５２は、制御部５６と、スイッチ５７と、ＰＴＣ素子５８と、温度検出部５９とを含んでいる。ただし、ＰＴＣ素子５８は、省略されてもよい。
　制御部５６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリなどを含んでおり、電池パック全体の動作を制御する。この制御部５６は、必要に応じて電源５１の使用状態の検出および制御を行う。
　なお、制御部５６は、電源５１（二次電池）の電圧が過充電検出電圧または過放電検出電圧に到達すると、スイッチ５７を切断することにより、電源５１の電流経路に充電電流が流れないようにする。過充電検出電圧は、特に限定されないが、具体的には、４．２０Ｖ±０．０５Ｖであると共に、過放電検出電圧は、特に限定されないが、具体的には、２．４０Ｖ±０．１Ｖである。
　スイッチ５７は、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオードなどを含んでおり、制御部５６の指示に応じて電源５１と外部機器との接続の有無を切り換える。このスイッチ５７は、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などを含んでおり、充放電電流は、スイッチ５７のＯＮ抵抗に基づいて検出される。
　温度検出部５９は、サーミスタなどの温度検出素子を含んでいる。この温度検出部５９は、温度検出端子５５を用いて電源５１の温度を測定すると共に、その温度の測定結果を制御部５６に出力する。温度検出部５９により測定される温度の測定結果は、異常発熱時において制御部５６が充放電制御を行う場合および残容量の算出時において制御部５６が補正処理を行う場合などに用いられる。
　本技術の実施例に関して説明する。
＜実施例１～９および比較例１～４＞
　以下で説明するように、電解液を製造したのち、その電解液の特性を評価した。
［電解液の製造］
　溶媒（スルホニル化合物）に電解質塩（リチウム塩）を添加したのち、その溶媒を撹拌した。
　スルホニル化合物（環状化合物）としては、スルホラン（ＳＬ）および３－メチルスルホラン（ＭＳＬ）を用いた。スルホニル化合物（鎖状化合物）としては、ジメチルスルホン（ＤＭＳ）およびエチルメチルスルホン（ＥＭＳ）を用いた。具体的なスルホニル化合物の組成は、表１に示した通りである。ここでは、スルホニル化合物として環状化合物および鎖状化合物のうちの２種類を用いた。
　リチウム塩としては、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＦＳＩ）を用いた。
　この場合には、表１に示したように、リチウム塩とスルホニル化合物との混合比を設定した。すなわち、リチウム塩およびスルホニル化合物（環状化合物および鎖状化合物）のそれぞれの物質量（ｍｏｌ）を変化させることにより、モル比Ｍを変化させた。
　これにより、リチウム塩およびスルホニル化合物を含む電解液が調製された。
　なお、比較のために、表１に示したように、スルホニル化合物として環状化合物および鎖状化合物のうちの１種類だけを用いたことを除いて同様の手順により、電解液を調製した。
［電解液の特性評価］
　電解液の特性（状態）を評価したところ、表１に示した結果が得られた。
　具体的には、冷凍庫中（温度＝－１０℃）において、上記した電解液の製造手順により得られた混合物を保存（保存時間＝１週間）したのち、その混合物の状態（液体または固体）を目視で判定した。
　なお、表１では、参考までに、混合物の濃度（ｍｏｌ／ｄｍ3 （＝ｍｏｌ／ｌ））、密度（ｇ／ｃｍ3 ）、粘度（ｍＰａ・ｓ）およびイオン伝導度（ｍＳ／ｃｍ）も併せて示している。濃度は、溶媒（スルホニル化合物）に対する電解質塩（リチウム塩）の含有量である。なお、粘度計（アントンパール社製のスタビンガー動粘度計　ＳＶＭ３０００）を用いて密度および粘度を測定した。また、交流インピーダンス測定装置（バイオロジック社製の交流インピーダンス測定装置　ＶＭＰ３）を電気伝導率セル（東亜ディーケーケー株式会社製の電気伝導率セル　ＣＧ－５１１Ｂ）に接続することにより、交流インピーダンス法を用いてイオン伝導度を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
［考察］
　表１に示したように、混合物の状態は、その混合物の構成に応じて変動した。
　具体的には、溶媒として１種類のスルホニル化合物だけを用いた場合（比較例１～４）には、混合物の状態が固体になった。なお、スルホニル化合物として鎖状化合物を用いた場合には、モル比Ｍによっては常温において混合物の一部が既に固体になったため、濃度、密度、粘度およびイオン伝導度のそれぞれを測定しなかった。
　これに対して、溶媒として２種類のスルホニル化合物を用いたと共に、モル比Ｍを２～４とした場合（実施例１～９）には、混合物の状態が液体になったため、その混合物が液状の電解質（電解液）になった。
　この場合（実施例１～９）には、特に、以下で説明する一連の傾向が得られた。
　第１に、スルホニル化合物として２種類の環状化合物を用いた場合（実施例１～３）には、混合物の状態が安定な液体になった。この場合には、１種類目の環状化合物がスルホラン（ＳＬ）であると共に、２種類目の環状化合物がスルホランの誘導体（ＭＳＬ）であると、混合物の状態が十分に安定な液体になった。
　第２に、スルホニル化合物として１種類の環状化合物および１種類の鎖状化合物を用いた場合（実施例４～９）には、混合物の状態が安定な液体になった。この場合には、環状化合物がスルホラン（ＳＬ）であると共に、鎖状化合物がジメチルスルホン（ＤＭＳ）およびエチルメチルスルホン（ＥＭＳ）のうちのいずれかであると、混合物の状態が十分に安定な液体になった。
＜実施例１０～１４＞
　表２に示したように、溶媒（スルホニル化合物）にさらにフッ素化エーテル化合物を添加したことを除いて実施例２，５と同様の手順により、電解液を製造したのち、その電解液の特性を評価した。
　ここでは、フッ素化エーテル化合物としてハイドロフルオロエーテル（ＣＨＦ2 －ＣＦ2 －Ｏ－ＣＨ2 －ＣＦ2 －ＣＨＦ2 （ＨＦＥ））を用いた。フッ素化エーテル化合物の添加量（物質量（ｍｏｌ））は、表２に示した通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表２に示したように、フッ素化エーテル化合物を用いた場合（実施例１０～１４）においても、混合物の状態が液体になったため、液状の電解質（電解液）が得られた。
　この場合には、特に、フッ素化エーテル化合物を用いなかった場合（実施例２，５）と比較して、粘度が減少したと共に、イオン伝導度が増加した。
＜実施例１５＞
　以下で説明するように、実施例１３の電解液を用いて試験用の二次電池を製造したのち、その二次電池の電池特性を評価した。
　図４は、試験用の二次電池の断面構成を表しており、その試験用の二次電池は、いわゆるコイン型のリチウムイオン二次電池である。この二次電池では、図４に示したように、外装カップ６４の内部に試験極６１が収容されていると共に、外装缶６５の内部に対極６２が収容されている。試験極６１および対極６２は、セパレータ６３を介して互いに積層されていると共に、外装カップ６４および外装缶６５は、ガスケット６６を介して互いに加締められている。電解液は、試験極６１、対極６２およびセパレータ６３のそれぞれに含浸されている。
［二次電池の製造］
　試験極６１を作製する場合には、最初に、正極活物質（リチウム含有化合物（酸化物）であるＬｉＮｉ0.8 Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2 ）９０質量部と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）５質量部と、正極導電剤（ケッチェンブラック）５質量部とを互いに混合させることにより、正極合剤とした。続いて、溶媒（有機溶剤であるＮ－メチル－２－ピロリドン）に正極合剤を投入したのち、その溶媒を攪拌することにより、ペースト状の正極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体（厚さが１５μｍであるアルミニウム箔）の片面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させることにより、正極活物質層を形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層を圧縮成型した。
　対極６２を作製する場合には、最初に、負極活物質（金属系材料であるケイ素の単体）９０質量部と、負極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）５質量部と、負極導電剤（ケッチェンブラック）５質量部とを互いに混合させることにより、負極合剤とした。続いて、溶媒（有機溶剤であるＮ－メチル－２－ピロリドン）に負極合剤を投入したのち、その溶媒を乾燥させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体（厚さが１５μｍである銅箔）の片面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させることにより、負極活物質層を形成した。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層を圧縮成型した。
　電解液を調製する場合には、必要に応じて、溶媒（スルホニル化合物）にさらにフッ素化環状炭酸エステルを添加したことを除いて実施例１３と同様の手順を用いた。フッ素化環状炭酸エステルとしては、モノフルオロ炭酸エチレン（ＦＥＣ）を用いた。フッ素化環状炭酸エステルの添加量（物質量（ｍｏｌ））は、表３に示した通りである。
　二次電池を組み立てる場合には、最初に、試験極６１をペレット状に打ち抜いたのち、その試験極６１を外装カップ６４の内部に収容した。続いて、対極６２をペレット状に打ち抜いたのち、その対極６２を外装缶６５の内部に収容した。最後に、電解液が含浸されたセパレータ６３（厚さが７μｍである多孔質ポリオレフィンフィルム）を介して、外装カップ６４に収容された試験極６１と外装缶６５に収容された対極６２とを互いに積層させたのち、ガスケット６６を介して外装カップ６４および外装缶６５を互いに加締めた。
　組み立て後の二次電池を安定化させる場合には、常温環境中（温度＝２３℃）において二次電池を１サイクル充放電させた。充電時には、１ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で電圧が４．２Ｖに到達するまで定電流充電したのち、その４．２Ｖの電圧で電流密度が０．０２ｍＡ／ｃｍ2 に到達するまで定電圧充電した。放電時には、１ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で電圧が３．０Ｖに到達するまで定電流放電した。
　これにより、図４に示した試験用の二次電池が完成した。
［電池特性の評価］
　電池特性としてサイクル特性を評価したところ、表３に示した結果が得られた。
　この場合には、最初に、常温環境中において二次電池を充放電させることにより、放電容量（１サイクル目の放電容量）を測定した。続いて、同環境中においてサイクル数の合計が５０サイクルに到達するまで二次電池を繰り返して充放電させることにより、再び放電容量（５０サイクル目の放電容量）を測定した。最後に、容量維持率（％）＝（５０サイクル目の放電容量／１サイクル目の放電容量）×１００という計算式に基づいて、サイクル特性を評価するための指標である容量維持率を算出した。なお、充放電条件は、二次電池の安定化時における充放電条件と同様にした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
［考察］
　表３に示したように、リチウム塩およびスルホニル化合物を含む電解液を用いた場合（実施例１３）には、高い容量維持率が得られた。この場合には、電解液がフッ素化環状炭酸エステルを含んでいると（実施例１５）と、容量維持率がより増加した。
［まとめ］
　表１～表３に示した結果から、電解液がリチウム塩およびスルホニル化合物を含んでおり、そのスルホニル化合物が環状化合物および鎖状化合物のうちの２種類以上を含んでおり、モル比Ｍが２～４であると、その電解液の状態（液体）が担保された。よって、リチウム塩とスルホニル化合物との混合物を液状の電解質（電解液）として利用することができた。これにより、電解液を用いて優れた電池特性を有する二次電池を実現することができた。
　以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されないため、種々に変形可能である。
　具体的には、二次電池の電池構造がラミネートフィルム型である場合に関して説明した。しかしながら、二次電池の電池構造は、特に限定されないため、円筒型、角型およびボタン型などでもよい。
　また、電池素子の素子構造が巻回型である場合に関して説明した。しかしながら、電池素子の素子構造は、特に限定されないため、積層型および九十九折り型などでもよい。積層型では、正極および負極がセパレータを介して交互に積層されていると共に、九十九折り型では、正極および負極がセパレータを介して互いに対向しながらジグザグに折り畳まれている。
　さらに、電極反応物質がリチウムである場合に関して説明したが、その電極反応物質は、特に限定されない。具体的には、電極反応物質は、上記したように、ナトリウムおよびカリウムなどの他のアルカリ金属でもよいし、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属でもよい。この他、電極反応物質は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。
　本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。

Claims (11)

  1. 　リチウム塩と、
    　スルホニル化合物と
    　を含み、
    　前記スルホニル化合物は、式（１）で表される環状化合物および式（２）で表される鎖状化合物のうちの２種類以上を含み、
    　前記リチウム塩のモル数に対する前記スルホニル化合物のモル数の比は、２以上４以下である、
    　二次電池用電解液。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （Ｒ１は、アルキレン基である。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （Ｒ２およびＲ３のそれぞれは、アルキル基である。）
  2. 　前記スルホニル化合物は、２種類の前記環状化合物を含む、
    　請求項１記載の二次電池用電解液。
  3. 　前記スルホニル化合物は、スルホランを含む、
    　請求項２記載の二次電池用電解液。
  4. 　前記スルホニル化合物は、さらに、３－メチルスルホランを含む、
    　請求項３記載の二次電池用電解液。
  5. 　前記スルホニル化合物は、１種類の前記環状化合物および１種類の前記鎖状化合物を含む、
    　請求項１記載の二次電池用電解液。
  6. 　前記スルホニル化合物は、スルホランを含む、
    　請求項５記載の二次電池用電解液。
  7. 　前記スルホニル化合物は、さらに、ジメチルスルホンおよびエチルメチルスルホンのうちのいずれかを含む、
    　請求項６記載の二次電池用電解液。
  8. 　さらに、式（３）で表されるフッ素化エーテル化合物を含む、
    　請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の二次電池用電解液。
    　Ｒ４－Ｏ－Ｒ５　・・・（３）
    （Ｒ４およびＲ５のそれぞれは、フッ素化アルキル基である。）
  9. 　さらに、フッ素化環状炭酸エステルを含む、
    　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の二次電池用電解液。
  10. 　正極と、
    　負極と、
    　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の二次電池用電解液と
    　を備えた、二次電池。
  11. 　リチウムイオン二次電池である、
    　請求項１０記載の二次電池。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011023330A (ja) * 2009-06-18 2011-02-03 Panasonic Corp 蓄電デバイス用非水溶媒および蓄電デバイス用非水電解液、ならびに、これらを用いた蓄電デバイス、リチウム二次電池および電気二重層キャパシタ
WO2015080102A1 (ja) * 2013-11-28 2015-06-04 日本電気株式会社 二次電池用電解液およびこれを用いた二次電池
JP2019523521A (ja) * 2016-06-03 2019-08-22 ソルヴェイ（ソシエテ アノニム） フッ素化スルホンを含む非水電解質組成物

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011023330A (ja) * 2009-06-18 2011-02-03 Panasonic Corp 蓄電デバイス用非水溶媒および蓄電デバイス用非水電解液、ならびに、これらを用いた蓄電デバイス、リチウム二次電池および電気二重層キャパシタ
WO2015080102A1 (ja) * 2013-11-28 2015-06-04 日本電気株式会社 二次電池用電解液およびこれを用いた二次電池
JP2019523521A (ja) * 2016-06-03 2019-08-22 ソルヴェイ（ソシエテ アノニム） フッ素化スルホンを含む非水電解質組成物

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